«180 разрядов в минуту»

«180 разрядов в минуту»

Вчера в Москве прошла выдающаяся, как минимум, по количеству снимков в Инстаграме, гроза. Промокнув и насладившись зрелищем сотен молний, освещавших город, мы решили разобраться с тем, откуда вообще такие грозы берутся. Для этого мы обратились с вопросами о громе и молниях к сотруднику Лаборатории физики молний в Институте прикладной физики РАН, Алексею Булатову.

N+1:

Алексей Булатов: Подобные грозы, безусловно, не характерны для средней полосы России и случаются крайне редко. Для масштабной грозы необходим широкий холодный воздушный фронт с большим количеством влаги. Когда такой фронт надвигается на прогретый солнцем город, на его окраине возникают особенно сильные конвективные потоки — все самое интересное всегда происходит на границе противоположностей. А интенсивная конвекция — необходимое условие для сильного разделения заряда в облаках и возникновения молний. Именно поэтому сначала гроза как-бы окружила центр города.

N+1:

А.Б.: Для возникновения молний необходима большая разность потенциалов между отдельными частями облака и между облаком и землей. Для этого, в свою очередь, необходим большой заряд. В процессе конвекции гидрометеоры — водяные капли, льдинки и снежная крупа — сталкиваются друг с другом, и электризуются. Легкие и маленькие частицы летят вверх в восходящем потоке воздуха, а крупные и тяжелые — вниз. После столкновения движение продолжается, и заряды разного знака разносятся в разные стороны.

N+1:

А.Б.: Для холодного фронта это, в первую очередь, перепад температур и количество влаги, которая нужна для образования большего количества гидрометеоров.

Если бы подобный фронт сформировался в малонаселенной местности, гроза была бы слабее — в этом виноват так называемый «урбан-эффект»: молниевая активность на территории крупных мегаполисов всегда выше, по нашим результатам примерно в полтора раза по сравнению с сельской местностью и лесами. Есть две теории, объясняющие это явление. Согласно одной, наибольшую роль играет «остров тепла», возникающий над городом: из-за большого количества зданий и асфальта температура в городе заметно выше, чем в пригороде. Другая теория утверждает, что во всем виноваты аэрозоли — мельчайшие частицы, взвешенные в воздухе. Автомобили, заводы, ТЭЦ существенно увеличивают их количество. В некотором смысле москвичам повезло — на территории самого крупного города России наиболее вероятны подобные события.

По словам Леонида Старкова, ведущего метеоролога портала Gismeteo, источником вчерашней грозы стала вершина фронтальной волны. В районе европейской территории России смещался атмосферный фронт. Фронтальная волна, образовавшаяся в результате этого процесса, прошла по территории Тверской, Ярославской и Московской областей, а ее вершина прошла через Москву. При этом на юге региона осадков почти не наблюдалось.


N+1:

А.Б.: На самом деле 80% всех молний приходится на внутриоблачные разряды — когда электрический пробой возникает между противоположно заряженными областями облаков. Они могут иметь разную интенсивность и длину от сотен метров до нескольких километров. Большинство из них недоступно для визуального наблюдения.
Разряды типа «облако-земля» разделяют на отрицательные и положительные — в зависимости от знака заряда, переносимого к земле. Положительные разряды наиболее сильные, но на них приходится всего около 10 процентов всех молний типа облако-земля.

N+1:

А.Б.: В первую очередь, конечно, от размеров облака. Большие грозы состоят из множества конвективных ячеек, каждая из которых независимо создает молнии. Интенсивность одной ячейки тоже может разниться. Нужна сильная конвекция, порождаемая сильными перепадами температур и большим количеством влаги.
На самом деле интенсивность крупной грозы летом в средней полосе, по результатам наших измерений, может составлять порядка 180 разрядов в минуту на всей территории грозы. Но это — включая внутриоблачные разряды.

N+1:

А.Б.: Для грозы это в первую очередь частота молний. Для единичной молнии чаще всего обращают внимание на переносимый электрический разряд и максимальный ток. Электрический заряд определяет разрушающее действие молнии. Чем больше заряд, тем больше выделится энергии на объекте, в который попадет молния. Максимальный ток определяет величину электромагнитного импульса, который повреждает электронику.
Для отрицательных разрядов облако-земля переносимый заряд достигает 1-2 Кулона, а максимальный ток — нескольких килоампер. Для положительных заряд достигает 5 Кулонов, а ток — 100 килоампер, положительные разряды заметно более разрушительны.

N+1:  

А.Б.: Больше всего гроз случается в тропиках. В Венесуэле есть озеро Маракайбо. Там где в него впадает река Кататумбо, практически всё время идёт гроза. Особенно много молний ударяет ночью в мае и октябре. Количество грозовых дней в году находится в промежутке от 80 до 200. В один квадратный километр там ударяет порядка 250 молний в год. Для сравнения, в средней полосе России эта цифра — всего 1-2 молнии на км2.

N+1:

.